CN107417094A - 高折射高色散磷酸盐光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其化学成分的重量份数为：P2O5：20.0～30.0份、TiO2：10.0～20.0份、Nb2O5：40.0～60.0份、BaO：0～5.0份、B2O3：0～3.0份、SiO2：0～1.0份、Na2O：1～5.0份、K2O：1～4.0份。本发明的高折射高色散磷酸盐光学玻璃折射率(nd)为1.90～2.0，阿贝数(vd)为17～20，化学稳定性能和耐失透性能好，对熔炉侵蚀少，且具有较好的熔融性能和化学稳定性，在470nm或更短的波长具有70份的透光率，在400nm或更短的波长下达到5份的透光率，可见光透光率99份以上。

Description

高折射高色散磷酸盐光学玻璃
技术领域
本发明属于玻璃制备领域，具体涉及一种高折射高色散磷酸盐光学玻璃。
背景技术
近年来，随着使用光学***的电子仪器的不断发展，不断的走向数字化、高精细化，以数码相机、摄像机等摄影设备为代表的光学仪器所使用的透镜等光学元件对轻量化、小型化的要求也越来越高。
在光学***设计中，人们通常用高折射率玻璃来实现光学元件的超薄化、广角化，并且高折射率、低色散的玻璃可以弥补和校正色差，使色差减小到更低的范围内。
现有技术中所公开的高折射率的光学玻璃存在很多不足或缺陷，例如：中国专利CN101941796A公开了一种高折射率的磷酸盐光学玻璃，但其中含有价格昂贵的Ta2O5和对熔炼装置有侵蚀的Li2O。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种折射率为1.90～2.00、阿贝数为17～20之间，化学性能稳定，熔融性能和耐失透性能好，对熔炉侵蚀少的高折射高色散磷酸盐光学玻璃。
本发明提供一种高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其化学成分的重量份数为：P2O5：20.0～30.0份、TiO2：10.0～20.0份、Nb2O5：40.0～60.0份、BaO：0～5.0份、B2O3：0～3.0份、SiO2：0～1.0份、Na2O：1～5.0份、K2O：1～4.0份。
本发明具有以下优点：
第一，本发明的高折射高色散磷酸盐光学玻璃不含有Bi2O3、Sb2O3、As2O3和PbO组分。Bi2O3虽然可以大幅提高光学玻璃的折射率和色散，但其引入会导致玻璃着色，并降低化学稳定性；Sb2O3、As2O3具有消除气泡和较好的防止玻璃着色的效果，但Sb2O3、As2O3的加入必然加大玻璃对熔炉特别是对铂金熔炉的铂金侵蚀，导致更多的铂金离子进入玻璃，影响玻璃透过率，且对铂金熔炉的使用寿命造成不利影响；PbO可显著提高玻璃的高折射率和高色散性能，但PbO和As2O3都是可造成环境污染的物质；
第二，本发明的高折射高色散磷酸盐光学玻璃折射率(nd)为1.90～2.00，阿贝数(vd)为17～20之间，在470nm或更短的波长具有70份的透光率，在400nm或更短的波长下达到5份的透光率，可见光透光率99份以上；
第三，本发明的高折射高色散磷酸盐光学玻璃化学性能稳定，熔融性能和耐失透性能好，对熔炉侵蚀少。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本实施方式提供一种高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其化学成分的重量份数为：P2O5：20.0～30.0份、TiO2：10.0～20.0份、Nb2O5：40.0～60.0份、BaO：0～5.0份、B2O3：0～3.0份、SiO2：0～1.0份、Na2O：1～5.0份、K2O：1～4.0份。
作为优选方案，所述高折射高色散磷酸盐光学玻璃化学成分的重量份数为：P2O5：22.6～28.3份、TiO2：12.1～13.6份、Nb2O5：42.1～55.8份、BaO：1.6～3.6份、B2O3：1.0～2.4份、SiO2：0.2～0.8份、Na2O：1.5～4.5份、K2O：2.2～3.7份。
本发明中P2O5是必须的玻璃组分，而磷酸盐玻璃较硅酸盐玻璃有更低的熔炼温度，在可见光区有更高透过率。本发明的玻璃要求引入至少20份的P2O5；当P2O5含量大于30份，不能获得本发明具有高折射率和高色散性能的玻璃。因此，本发明的P2O5含量调整范围为20.0～30.0份。
本发明中TiO2能够提高玻璃的化学稳定性，同时提高玻璃的折射率，并能增大负反常色散，当TiO2含量低于10份时，无法得到相应的折射率，当TiO2含量高于20份时，会增加玻璃着色，耐失透性降低。因此本发明的TiO2含量调整范围为10～20份。
本发明中Nb2O5是获得高折射率和高色散值的必须成分，同时还能改善玻璃的化学稳定性能。当Nb2O5含量小于40份时，不能获得高折射率和高色散性能；当Nb2O5含量大于60份时，玻璃的耐失透性能降低。因此本发明的Nb2O5含量调整范围为40.0～60.0份。
本发明中BaO是改善玻璃失透性和减轻玻璃着色的必要组分，同时也是调整玻璃的高温粘度和化学稳定性的一种有效组分。本发明需引入不高于5份的BaO；当BaO含量大于5份时，玻璃的耐失透性能将降低。因此，本发明的BaO含量调整范围为0～5.0份。
本发明中B2O3可以改善玻璃的耐失透性能和提高熔化性能，当B2O3含量大于3份时，玻璃易于着色加深，本发明发现超过此含量也会影响条纹，不利于获得高质量的玻璃，同时将难以获得高折射率和高色散的玻璃性能。因此，本发明的B2O3含量调整范围为0～3份。
本发明中SiO2和B2O3在光学玻璃中都起到提高玻璃化学稳定性的作用，但含量过高不利于本发明的高折射率和色散的实现，因此SiO2含量调整范围为0～1份。
本发明中碱金属氧化物Na2O和K2O可降低玻璃的熔融温度，引入量过大时，不易获得化学稳定性好的玻璃，同时难以获得高折射率和高色散的玻璃性能。因此，本发明的Na2O含量调整范围为1～5份；K2O含量调整范围为1～4份。
表1为本发明列举的10个实施例的具体原料见及制得的光学玻璃的各参数(所得数据为-4℃/h退火后所测数据)。
表1中λ70表示玻璃透光率70％时的波长，λ5表示玻璃透光率5％时的波长，nd、vd表示经过热处理后的光学玻璃的折射率和阿贝数。
表1：
本发明提供的高折射高色散磷酸盐光学玻璃的折射率nd为1.90～2.00、阿贝数vd为17～20，在470nm或更短的波长具有70份的透光率，在400nm或更短的波长下达到5份的透光率，可见光透光率99份以上。且具有较好的熔融性能和化学稳定性。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：P2O5：20.0～30.0份、TiO2：10.0～20.0份、Nb2O5：40.0～60.0份、BaO：0～5.0份、B2O3：0～3.0份、SiO2：0～1.0份、Na2O：1～5.0份、K2O：1～4.0份。
2.根据权利要求1所述的高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：P2O5：22.6～28.3份、TiO2：12.1～19.3份、Nb2O5：42.1～55.8份、BaO：1.6～3.6份、B2O3：1.0～3.0份、SiO2：0.2～0.8份、Na2O：2.6～4.7份、K2O：1.3～3.7份。
3.根据权利要求1所述的高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：P2O5：28.3份、TiO2：19.3份、Nb2O5：40.1份、BaO：4.7份、B2O3：3.0份、SiO2：1.0份、Na2O：4.7份、K2O：1.3份。
4.根据权利要求1所述的高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其特征在于：其化学成分的重量份数为：P2O5：23.5份、TiO2：13.6份、Nb2O5：53.6份、B2O3：1.3份、SiO2：0.8份、Na2O：2.6份、K2O：3.7份。
5.根据权利要求1所述的高折射高色散磷酸盐光学玻璃，其特征在于：所述光学玻璃折射率为1.90～2.0，阿贝数为17～20。
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